Введение к работе
Актуальность работы, В связи с ухудшающейся экологической обстановкой в мире переход к новым энергосберегающим технологиям и озонобезопасным рабочим телам холодильных установок чрезвычайно актуален. По сравнению с парокомпрессионной холодильной машиной холодильная установка с разомкнутым циклом на смесях углеводородов имеет ряд преимуществ: применение пропан-бутановой холодильной установкой (ПБХУ) снижает расход топлива, поскольку не затрачивается энергия на привод компрессора и вентилятора конденсатора; отсутствие компрессора и конденсатора упрощает конструкцию холодильной установки, уменьшает массу и габаритные размеры, повышает надежность; упрощается эксплуатация холодильной установки; запыленность наружного воздуха не влияет на работу конденсатора, нет необходимости периодически компенсировать утечку хладагента, не требуется высококвалифицированное обслуживание.
Стоимость пропановой холодильной установки по сравнению с парокомпрессионной, даже с учетом стоимости установки стандартного газобаллонного оборудования, уменьшается в 2...3 раза.
К недостаткам ПБХУ следует отнести зависимость ее работы от работы двигателя.
Исследование свойств сжиженных нефтяных газов (СНГ) показали перспективность их использования в качестве рабочего тела в различных холодильных системах.
Цель работы. Целью данной работы являлось создание и исследование холодильной установки авторефрижератора. В качестве хладагента в холодильной установке использовались сжиженные нефтяные газы, которые являлись и моторным топливом.
Поставленная цель достигалась решением следующих задач.
1. Исследование свойств пропан-бутанового топлива в зависимости от состава
(в пределах ГОСТа) и температуры окружающей среды.
2. Теоретическое исследование разомкнутого цикла, работающего на
четырехкомпонентной смеси предельных и непредельных углеводородов, с учетом
влияния регенерации. Анализ цикла с двумя уровнями термостатирования и цикла с
реконденсациеи. Исследование процесса захолаживания элементов холодильной
установки. j
3. Разработка, изготовление опытного образца авторефрижератора с пропан-бутановой холодильной установкой (ПБХУ) и проведение дорожных испытаний.
Научная новизна. Поставлена и решена задача использования хладоресурса СНГ. Получены новые данные о свойствах СНГ - перспективного хладагента. Разработаны и исследованы циклы холодильных установок, реализующих хладоресурс: двухуровневое охлаждение с разделением фаз, цикл с реконденсацией и цикл с адиабатным расширением. Предложена методика расчета этих циклов. Получены новые экспериментальные данные о работе ПБХУ в составе авторефрижератора.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработана программа расчета свойств четырехкомпонентной смеси углеводородов, являющейся хладагентом в разомкнутом цикле холодильной установки и моторным топливом авторефрижератора. Предложены и проанализированы различные варианты холодильных циклов. Проведено согласование работы ПБХУ и двигателя. Созданы опытные образцы ПБХУ авторефрижератора и проведены их дорожные испытания. Подготовлена техническая документация на выпуск этих установок. Опытные образцы авторефрижераторов экспонировались на международных и всероссийских выставках в С.-Петербурге, Астрахане и Москве: в Экспоцентре на Красной Пресне и ВВЦ.
Реализация работы. Созданы два варианта ПБХУ авторефрижератора. Подтвержден заданный уровень термостатирования в кузове: 0...+12С. Полностью согласованы расходные характеристики холодильной установки и двигателя авторефрижератора на всех режимах движения.
Результаты теоретического и экспериментального исследования использованы при создании опытно-промышленных образцов ПХУ на базе автомобиля "Газель".
Совместно с АО "Автосистема" (НАМИ, Москва) проведены сертификационные испытания авторефрижератора, оснащенного ПБХУ.
Результаты диссертационной работы внедрены в АО "Псковавто"
(г. Псков), на авторемонтном заводе №8 (г. Москва), при проектировании и создании
авторефрижераторов по заказу автокомбинатов №№ 41 и 32 (г. Москва). Конструкция
ПБХУ приведена в соответствие с конструкцией газобаллонной аппаратуры АО
"Автосистема" (НАМИ, Москва). 2
Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на международной конференции "Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века" (Санкт-Петербург. 1998г.), двадцатом международном Конгрессе Холода, IIR//DF, (Сидней. 1999 г.). В полном объеме диссертация была обсуждена и одобрена на заседании кафедры Э-4 МГТУ им. Н.Э. Баумана (1999 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи. Получено положительное решение на выдачу патента и подано две заявки на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов и приложений, списка использованной литературы. Общий объем диссертации составляет 177 страниц, в том числе 67 рисунков, 13 таблиц. Список литературы включает 96 названий.